由於長期為革命奔波，孫中山積勞成疾，得了肝癌。加上這次北上，長途跋涉，操勞不息，使病情加重。到了北京後，段祺瑞又以善後會議與孫中山倡導的國民會議相對抗，激起孫的憤怒，因而也使其病情更為惡化。到北京僅五天，孫中山就不得不住進協和醫院進行治療。
孫中山住院後，醫生就根據過去的病情與現在的危急情況，建議開刀。經宋慶齡勸說，孫中山答應做手術。
1925年1月25日，實施開刀手術，醫生檢查全肝，發現癌細胞已四處蔓延，無法割治。
2月12日，張靜江見西醫治療效果不大，建議改用中醫。宋慶齡、孫科及周圍的人都請孫中山改用中醫。孫認為在協和醫院吃中藥是不可以的，如果必用中醫，只能遷出醫院。18日，孫自協和醫院移居鐵獅子胡同行轅，由名中醫陸仲安診視。
延至20日，孫中山的病情加重，醫生認為回天乏術，不如趁他還清醒，請示遺言。於是隨孫服侍諸人便推汪精衛、孫科(孫中山長子)、宋子文(妻弟)、孔祥熙(連襟)四人為代表請示孫。
汪精衛以委婉的語氣對孫說：「當先生住進協和醫院時，同志們都責備我們，為什麼不請先生留下一點教誨，以資遵循。先生如果早日康癒，這些教誨也是我們的典範。先生雖有力量抵抗病魔，我們也願意替先生分憂，今天先生精神頗好，應該留下一些教誨，讓同志們受用。」
孫中山聽後，閉上眼睛沉默了一會，然後睜開眼睛鄭重地說：「如果我的病痊癒，我要說的話很多，待我先赴溫泉休養，靜靜地想一想，以後再講給人們聽，萬一我死了，就由你們去做吧。」
汪精衛等人再請孫中山，說國民黨正處於關鍵時期，如果黨的領袖沒有一個指導方針，大家很難有所抉擇。孫中山沉默了很久，才說：「我死之後，這些敵人不會放過你們的，他們或許使用其他方法使你們軟化，前途危險，我不說也好，因為如此你們較容易應付未來的環境。」孫中山歇了一會兒，又說：「我著的書不是很多嗎？各同志可以好好唸唸。」
汪精衛答道：「我們還是請求先生留幾句話下來。」孫說：「你們要我說些什麼？有沒有替我考慮？」汪說：「我們已經預備了一份稿子，請先生核定，現在我念給先生聽。」孫中山睜開眼睛說：「好，就念給我聽吧。」
於是，汪精衛就把草擬好的稿子念給孫中山聽。第一篇是政治遺囑，內稱「現在革命尚未成功，凡我同志，務須依照余所著《建國方略》、《建國大綱》、《三民主義》及《第一次全國代表大會宣言》繼續努力，以求貫徹」等等。第二篇是家事遺囑，內容是：「全因盡瘁國事，不置家產。其所遺之書籍、衣物、住宅等，一切均付吾妻慶齡以為紀念。余之兒女已長成，能自立，望各自愛，以繼余志。此囑。」
這兩篇遺囑，孫中山都感到滿意，汪精衛本想取筆墨以請孫中山簽字。這時，宋慶齡在房外哭得很厲害。孫聽到哭聲，對汪說：「你先收好，我還不至於就死，改天再簽字吧！」
3月11日，孫中山病情加重，但神志尚清醒，自知將不久於人世，乃對等候在病床邊的親屬和汪精衛等人說：「我現在要和你們分別了，把前次預備的兩張稿子拿來，我簽字。」汪遂把遺囑稿和墨水筆呈上，孫吃力地在遺囑上簽上自己的名字。隨後由親屬宋慶齡、孫科及張靜江、吳稚暉、汪精衛、宋子文、孔祥熙、戴恩賽、邵元沖、戴季陶、鄒魯、陳友仁、何香凝依次簽字為證明人，汪精衛署筆記者。
次日上午9時，孫中山溘然長逝。
